石棉的種類及其應(yīng)用

關(guān)鍵詞：石棉的種類及其應(yīng)用      石棉又稱“石綿”，為商業(yè)性術(shù)語，指具有高抗張強(qiáng)度、高撓性、耐化學(xué)和熱侵蝕、電絕緣和具有可紡性的硅酸鹽類礦物產(chǎn)品。它是天然的纖維狀的硅酸鹽類類礦物質(zhì)的總稱。下轄2類共計6種礦物(有蛇紋石石棉、角閃石石棉、陽起石石棉、直閃石石棉、鐵石棉、透閃石石棉等)。石棉由纖維束組成，而纖維束又由很長很細(xì)的能相互分離的纖維組成。石棉具有高度耐火性、電絕緣性和絕熱性，是重要的防火、絕緣和保溫材料。

      石棉的種類

      石綿種類很多，依其礦物成分和化學(xué)組成不同，可分為蛇紋石石棉和角閃石石棉兩類。蛇紋石石棉又稱溫石棉，它是石棉中產(chǎn)量最多的一種，具有較好的可紡性能。角閃石石棉又可分為藍(lán)石棉、透閃石石棉、陽起石石棉等，產(chǎn)量比蛇紋石石棉少。

      蛇紋石石棉(Serpentine)也稱纖維蛇紋石石棉，或溫石棉(chrysotile)，主要成分有二氧化硅、氧化鎂和結(jié)晶水,它的分子式是Mg6[(OH)4Si2O5]2。蛇紋石石棉呈白色或灰色，半透明;沒有磁性、不導(dǎo)電、耐火、耐堿，纖維堅韌柔軟，具有絲的光澤和好的可紡性。目前世界所產(chǎn)石棉主要是蛇紋石石棉，約占世界石棉產(chǎn)量的95%。

      角閃石類石棉(Amphibole)包括青石棉(crocidolite)(亦稱蘭石棉或紫石棉)、鐵石棉(amosite)、直閃石石棉(anthophyllite)、透閃石石棉(tremolite)和陽起石(actinolite)。角閃石類石棉各品種由于含有鈉、鈣、鎂和鐵成分?jǐn)?shù)量不同而相區(qū)分。須注意，蛇紋石和角閃石礦物本身可有纖維結(jié)構(gòu)或非纖維結(jié)構(gòu)兩種，有纖維結(jié)構(gòu)的蛇紋石和角閃石才稱為石棉。

      性質(zhì)

      不同種類的石棉，物理機(jī)械性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)也都不同。石棉纖維長度一般為 3～50毫米，也有較長的。中國發(fā)現(xiàn)最長的石棉纖維達(dá)2.18米，是目前世界上最長的。

      1.物理性質(zhì)

      石棉纖維的軸向拉伸強(qiáng)度較高，有時可達(dá)374×10^4㎏/㎡，但不耐折皺，經(jīng)數(shù)次折皺后拉伸強(qiáng)度顯著下降。石棉纖維的結(jié)構(gòu)水含量為10～15%，以含14%的較多。加熱至600～700℃(溫升10℃/分)時，石棉纖維的結(jié)構(gòu)水折出，纖維結(jié)構(gòu)破壞、變脆，揉搓后易變?yōu)榉勰?，顏色改變?/span>

      石棉纖維的導(dǎo)熱系數(shù)為0.104～0.260千卡/米·度·時，導(dǎo)電性能也很低，是熱和電的良好絕緣材料。石棉纖維具有良好的耐熱性能，一般在300℃以下加熱2小時重量損失較少，若在 1700℃以上的溫度下加熱2小時，溫石棉纖維的重量損失較多，其他種類石棉纖維重量損失較少。

      蛇紋石石棉是鎂的含水硅酸鹽類礦物，屬單斜晶系層狀構(gòu)造。原始結(jié)構(gòu)呈深綠、淺綠、淺黃、土黃、灰白、白等色，半透明狀,外觀呈纖維狀,具有蠶絲般光澤。蛇紋石石棉纖維的劈分性、柔韌性、強(qiáng)度、耐熱性和絕緣性都比較好，比重為2.49～2.53，比熱為0.266，表面比電阻為8.2×10^7～1.2×10^10Ω，體積比電阻為1.9×10^8～4.79×10^9Ω·cm。

      2.化學(xué)性質(zhì)

      蛇紋石石棉的耐堿性能較好，幾乎不受堿類的腐蝕，但耐酸性較差，很弱的有機(jī)酸就能將石棉中的氧化鎂析出，使石棉纖維的強(qiáng)度下降。

      角閃石石棉屬于單斜晶系構(gòu)造。顏色一般較深，比重較大，具有較高的耐酸性、耐堿性和化學(xué)穩(wěn)定性，耐腐性也較好。尤其是藍(lán)石棉的過濾性能較好，具有防化學(xué)毒物和凈化被放射性物質(zhì)污染的空氣等重要特性。蛇紋石石棉和閃石石棉的區(qū)分是：把石棉放在研缽中研磨，蛇紋石石棉成混亂的氈團(tuán)，纖維不易分開，閃石石棉研磨后易分成許多細(xì)小的纖維。不含鐵的石棉呈白色，含鐵的石棉呈不同色調(diào)的藍(lán)色。纖維狀集合體絲絹光澤，劈分后的纖維光澤暗淡。

      石棉是彼此平行排列的微細(xì)管狀纖維集合體，可分裂成非常細(xì)的石棉纖維，直徑可小到0.1微米以下。完全分裂開松后，用肉眼很難觀察，因而是良好的細(xì)菌過濾材料。

      纖維長度超過8毫米的石棉與20～25%的棉紗混合可制成防火紡織材料，較短的纖維可用于制作石棉膠合布、石棉板和絕緣材料等。藍(lán)石棉具有獨(dú)特的防化學(xué)毒物和凈化放射性微粒污染空氣的性能，被用于制作各種高效能過濾器，用它制造的石棉紙過濾效率達(dá)99.9%。

      垂直裂隙的石棉纖維稱為橫纖維，一般長度在30厘米以下，蛇紋石石棉多以這種形式產(chǎn)出，平行裂隙方向延長的石棉纖維稱縱纖維，其長度可達(dá)1米以上，藍(lán)石棉多為縱纖維。其他石棉這兩種纖維均有。

      產(chǎn)地與儲量

      據(jù)美國USGS統(tǒng)計,世界石棉已探明儲量2億噸，主要分布在俄羅斯、中國、加拿大、哈薩克斯坦、巴西、南非和津巴布韋，特別是俄羅斯的烏拉爾地區(qū)和加拿大的魁北克地區(qū)，合計約占世界總儲量的50%。其加拿大石棉產(chǎn)量儲量居世界第一。

      石棉礦床產(chǎn)在超基性巖中或變質(zhì)白云巖中。石棉產(chǎn)在寬幾毫米或幾厘米的巖石裂隙中形成棉脈，礦體則由群集的棉脈組成。蛇紋石石棉分布廣，占石棉總產(chǎn)量的95%。它主要形成于侵入體與白云巖或白云質(zhì)灰?guī)r的接觸帶和超基性巖經(jīng)變質(zhì)作用形成的蛇紋巖的網(wǎng)狀裂隙中。閃石石棉多在動力變質(zhì)條件下，由熱液提供鈉、鎂質(zhì)交代含鐵硅質(zhì)巖而成。最大的纖蛇紋石礦藏位于俄羅斯聯(lián)邦的島拉爾山脈。

      應(yīng)用

      世界上所用的石棉95%左右為溫石棉，其纖維可以分裂成極細(xì)的元纖維，具有優(yōu)良的紡絲性能。青石棉和鐵石棉占石棉總消耗量的5%以下，主要用于造船。直閃石石棉是類似滑石的一種石棉，常用作“工業(yè)滑石”。

      石棉纖維可以織成紗、線、繩、布、盤根等，作為傳動、保溫、隔熱、絕緣等部件的材料或襯料，在建筑上主要用來制成石棉板，石棉紙防火板，保溫管和窯墊以及保溫、防熱、絕緣、隔音等材料。石棉纖維可與水泥混合制成石棉水泥瓦、板、屋頂板、石棉管等石棉水泥制品。石棉和瀝青摻合可以制成石棉瀝青制品，如石棉瀝青板、布(油氈)、紙、磚以及液態(tài)的石棉漆、嵌填水泥路面及膨脹裂縫用的油灰等，作為高級建筑物的防水、保溫、絕緣、耐酸堿的材料和交通工程的材料。國防上石棉與酚醛、聚丙烯等塑料粘合，可以制成火箭抗燒蝕材料、飛機(jī)機(jī)翼、油箱、火箭尾部噴咀管以及魚雷高速發(fā)射器，船舶、汽車以及飛機(jī)、坦克、艦舶中的隔音、隔熱材料，石棉與各種橡膠混合壓模后，還可做成液體火箭發(fā)動機(jī)連接件的密封材料。石棉與酚醛樹脂層壓板，可做導(dǎo)彈頭部的防熱材料。蘭石棉還可作防化學(xué)、防原子輻射的襯板、隔板或者過濾器及耐酸盤根、橡膠板等。